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  地质通报  2017, Vol. 36 Issue (10): 1740-1749  
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黄长煌. 台湾东部未变形花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义[J]. 地质通报, 2017, 36(10): 1740-1749.
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Huang C H. LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the undeformed granite in eastern Taiwan and its geological significance[J]. Geological Bulletin of China, 2017, 36(10): 1740-1749.
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基金项目

中国地质调查局项目《闽台中生代构造岩浆区区域地质专项调查》(编号:12120114043301)

作者简介

黄长煌(1962-), 男, 本科, 高级工程师, 从事区域地质调查及矿产调查等工作。E-mail:1154423711@qq.com

文章历史

收稿日期: 2016-06-20
修订日期: 2017-03-21
台湾东部未变形花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb定年及其地质意义
黄长煌    
福建省地质调查研究院, 福建 福州 350013
摘要: 台湾源头山位于台湾岛东部太鲁阁带的北部,主体为花岗闪长岩-辉长岩"浆混岩"组合,发生了强烈变形变质,其中央分布有未变形的侵入体,具有典型岩浆岩特征,代表了变形变质期后的岩浆事件。通过开展野外地质调查和岩石学、同位素年代学研究,揭示了变形变质作用前后侵入岩在岩石特征及主量、微量元素方面存在明显差别,表明二者是不同构造岩浆事件的产物。未变形的侵入岩为石英闪长岩,具有高Pb、Rb、U、Th、Zr轻度富集特征,属典型的I型花岗岩,其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄为82±1Ma,属晚白垩世坎潘期。这是台湾东部地区变形变质事件结束的标志,其后台湾东部进入了一个非挤压的新构造作用阶段。
关键词: 台湾东部    块状石英闪长岩    LA-ICP-MS锆石U-Pb定年    晚白垩世坎潘期    
LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of the undeformed granite in eastern Taiwan and its geological significance
HUANG Changhuang     
Fujian Institute of Geological Survey, Fuzhou 350013, Fujian, China
Abstract: Yuantoushan is located in the north of Tailuko belt, eastern Taiwan. It is mainly composed of strongly deformed and metamorphosed granodiorite-gabbro "slurry mixed rock" combination. Deformed intrusions are in the center and show typical magmatic features, representing magmatic events after deformation and metamorphism. The authors carried out field geological survey and petrologic as well as isotopic geochronologic studies of metamorphic intrusive rocks and intrusive rocks. It is shown that there are significant differences in rock characteristics and main trace elements between the two kinds of rocks, indicating that the two kinds of rocks are products of different tectonic magmatic events. Undeformed intrusive rock is quartz diorite, with high Pb, Rb, U, Th, Zr, exhibiting mild enrichment characteristics of I type granite, and its LA-ICP-MS zircon U-Pb isotopic age is 82 ±1Ma, suggesting the Late Cretaceous Campanian period. This indicates that the deformation and metamorphism event in eastern Taiwan were ended, and the evolution then entered a non-squeezing neotectonic stage.
Key words: eastern Taiwan    undeformed quartz diorite    LA-ICP-MS zircon U-Pb dating    Late Cretaceous Campanian perio    

台湾源头山花岗岩体位于台湾东部的太鲁阁带北段,是太鲁阁带花岗岩类的重要岩体[1],长期以来一直作为变形变质地质体,受到了广泛关注。地质研究中将片麻状侵入岩作为“开南冈组”进行填图,由于普遍发育矿物定向排列而成的面理和线理,曾被作为变质作用的典型代表,认为其为晚中生代片麻岩;近年来由于地质调查的不断深入,以及获取的锆石精确年龄等新资料,基本确定片麻岩是侵入岩体,时代为85~90Ma[2],属晚白垩世。Yui等[3-4]建立了台湾东部地区的构造演化模型,提出了3期构造,第一期为碰撞过程,卷入的地质体时代为晚二叠世-晚白垩世早期(大南澳片岩等),形成太鲁阁带,其形成时代为晚白垩世早期;第二期为俯冲过程,形成玉里带内的高压低温变质岩,可能发生于晚白垩世中期;第三期为碰撞过程,发生在上新世-更新世。第一期的变形变质作用十分强烈,其结束性标志的花岗岩侵入时代为85~90Ma。但已有测年的侵入岩均强烈变形变质,并卷入了一次十分强烈的构造过程,具强烈片麻状构造,此次构造作用常被归为第一期构造运动[5],并称为南澳运动。本文以位于源头山岩体的核心部之块状侵入岩为研究对象,采用野外地质调查,并对采集样品进行主量、微量元素分析及锆石LA-ICP-MS定年,将岩浆岩特征与构造作用相联系,以确定第一期构造作用结束的特征性标志。

1 地质概况

台湾东部地区属于欧亚板块的边缘,北与太平洋板块,南与菲律宾洋板块接壤,以台东纵谷地壳对接带为界,西部属欧亚大陆板块,东北部为太平洋板块,东南部属菲律宾海板块(图 1)[1]

图 1 台湾东部地区地质略图(据参考文献[1]修改) Fig.1 Geological map of eastern Taiwan 1-前古近纪(南澳片岩),变粒岩、云母片岩、绿泥石片岩、绿泥钠长片岩等;2-晚白垩世角闪片岩(枫树山岩体);3-源头山岩体(未变形石英闪长岩);4-源头山岩体(片麻状花岗闪长岩);5-绿泥片岩;6-黑云片岩和二云片岩;7-角闪片岩;8-片麻状花岗闪长岩;9-石英闪长岩;10-糜棱岩化;11-取样点

源头山岩体由颜沧波[6]创立,始称为源头山片麻岩,标准地为宜兰县南澳乡南澳村北北西方位的源头山,本次考察其建立地质单位的标准剖面。岩体以片麻状花岗闪长岩-辉长岩组成的浆混岩为主,已经强烈变形,主要表现为糜棱岩化、片麻理化等。在岩体中央部位分布未变形的石英闪长岩,与围岩呈突变关系,其中见有片麻状花岗闪长岩捕虏体,分布在接触带附近,以1~5cm的碎块状散布于边部。早期研究者多认为,未变形的块状石英闪长岩是变形的核心部分,保留了原岩面貌,并作为变形不均一的标志性特征。本次观察到了未变形侵入岩体与变形的岩体存在明显差别,可能是不同期次侵入作用的产物。源头山岩体的北东部侵入至枫树山角闪岩体,枫树山角闪岩原岩可能为辉长岩,在南澳一带见有脉状体侵入至东澳片岩,后者由黑云片岩、绿泥石片岩、二云石英片岩等组成,原岩可能为含基性火山岩的陆源碎屑岩。

细粒石英闪长岩分布于源头山片麻岩体的中央部位,代号为δοK2,呈较小的岩体,岩石呈浅灰色,细粒花岗结构,块状构造(图版Ⅰ-ad)。岩石由石英(10%)、斜长石(55%)、角闪石(20%)、黑云母(15%)组成。各矿物分布较均匀,杂乱排列,矿物粒径在0.2~2mm之间。斜长石为灰白色,半自形板状,聚片双晶、卡钠复合双晶、肖钠双晶发育。斜长石被少量绢云母矿物交代,晶体中包裹黑云母、角闪石。角闪石为普通角闪石,呈他形不规则状,切面2组解理完全,其夹角为124°与56°。角闪石Ng=褐黄色、Np=黄色,具双晶,斜消光,最高干涉色为二级蓝。黑云母呈黑色,鳞片状,镜下呈绿黄色,已被绿泥石(干涉色低)取代。石英呈等轴粒状或不规则状充填在其他矿物晶粒间,具波状消光。副矿物有钛铁矿、磷灰石。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a、d.块状石英闪长岩;b、e.片麻状花岗闪长岩与辉长岩(浆混杂岩);c、f.角闪片岩(f有花岗闪长岩脉侵入)。a、b为正交偏光,c为单偏光,均为×40。Q-石英;Pl-斜长石;Hb-角闪岩;Bi-黑云母;Mu-白云母

源头山岩体的主体为片麻状-条带状花岗闪长岩,含辉长岩脉体或包体。因强烈变形,辉长岩呈长条状脉体或长椭圆形包体,含量约5%,原岩具有浆混杂岩特征(图版Ⅰ-be)。该特征与福建沿海的浆混杂岩十分相似,参与调查的两岸专家形成共识,认为源头山岩体由来自地幔的基性岩浆(辉长岩等)和来自地壳的花岗闪长质主体基本同时在相同空间形成。岩石受到强烈的糜棱岩化,呈条带状或片麻状构造,辉长岩呈脉体形成紧密褶皱或揉皱,并具糜棱岩特征,说明岩体形成之后经历了糜棱岩化过程。花岗闪长岩呈片麻状或条带状,由石英(20%)、钾长石(15%)、斜长石(55%)、角闪石(5%)、黑云母(10%)组成。石英遭受韧性剪切力作用,形态拉长,具定向排列,构成流状构造,形成粒径在0.03~0.3mm之间的复晶石英,波状消光。钾长石受强韧性剪切力作用,发生脆性破碎,形成碎斑(具格子状双晶)、糜棱基质。斜长石受强韧性剪切力作用,显脆性破碎,形成碎斑(具聚片双晶、卡钠复合双晶)、糜棱基质。黑云母为鳞片状,具定向排列,Ng=深黄色、Np=浅黄色。部分黑云母被白云母交代。角闪石为普通角闪石,呈柱状或他形。次生蚀变矿物有绢云母(30%)、绿帘石(3%)。辉长岩呈灰色,具脉状或条带状,脉宽3~10cm,主要由普通辉石(30%)、斜长石(30%)、角闪石(30%)和黑云母(10%)组成。

枫树山角闪(片)岩,岩石呈灰绿色,柱状变晶结构,片状构造(图版Ⅰ-cf)。岩石由角闪石(70%)、斜长石(28%)和石英(2%)组成,少量绿帘石、十字石,副矿物为榍石等。柱状矿物角闪石平行定向排列,构成片理构造。角闪石为柱状变晶结构,呈柱状、长柱状,矿物粒径0.05~8mm,以0.3~ 2mm为主。角闪石横切面2组解理完全,其夹角为124°与56°。角闪石为绿黄色,多色性不明显,斜消光,中正突起,干涉色鲜艳。斜长石为不规则状外形,矿物粒径为0.1~2.6mm。斜长石中正突起,具聚片双晶、卡钠复合双晶,部分颗粒具环带结构,晶体中包裹有角闪石矿物。石英呈不规则状外形,矿物粒径在0.1~0.5mm之间。

2 样品特征及测试方法

本次取样均在台湾南澳地区,包括源头山岩体(片麻状二长花岗岩和块状石英闪长岩)和枫树山岩体(角闪片岩)(表 1),位置分别为南澳乡的北溪和南澳附近的公路壁。

表 1 样品位置及岩性 Table 1 Locations and lithology of chemically and chronologically analyzed samples

取样是在台湾地质专家参与下完成的,属典型的岩石露头及剖面路线。D0015及D0017分别为块状石英闪长岩和片麻状花岗闪长岩,均采自河床的新鲜岩石;D0011和D0013-1取自南澳乡的海岸公路。经过详细的野外地质观察和镜下观察,并配套采集了全岩主量、微量和稀土元素分析样品,由福建省地质测试研究中心完成。全岩主量元素分析采用传统方法(符合GB/T14506.28-2010及DZG20.01-1991),其余按定量光谱分析(符合DD2005-01标准)。

由于片麻状花岗闪长岩已经有锆石定年成果[4],故本次只对块状石英闪长岩采锆石定年样。在野外考察和室内研究的基础上,挑选锆石、进行制靶、阴极发光(CL)、透射光和反射光照相,并圈出锆石测点,确定锆石测点的岩浆作用成因。锆石LA-ICP-MS定年测试工作在中国冶金地质总局山东局测试中心完成。

锆石微量元素含量和U-Pb同位素定年利用LA-ICP-MS分析完成。激光剥蚀系统为Newwave UP213,ICPMS为Bruker M90。激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度,二者在进入ICP之前通过一个Y型接头混合。每个时间分辨分析数据包括15~20s的空白信号和45s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U-Th-Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal[7-8]完成。

3 分析结果 3.1 岩石化学及地球化学分析结果

本次分析结果包括源头山的块状石英闪长岩、强烈糜棱岩化花岗闪长岩、枫树山角闪片岩等岩石的主量、微量元素数据。其中2806、NA6A、NA8部分来自陈肇夏的台湾变质岩的资料。枫树山岩体、源头山未变形岩体和强烈变形岩体主量元素、CIPW标准矿物及岩石化学指数均存在差别。①主量元素在上述三者之间存在显著差别:如SiO2分别为48.68%~54.7%、56.7%~58.25%和64.88%~65.52%;Ai2O3为15.43%~15.43%、16.76%~16.99%和16.64%~ 17.18%,属铝不饱和至过饱和;FeO为6.24%~6.38%、5.44%~6.16%和2.74~3.66%;MgO为4.13%~9.32%、2.16%~4.04%和1.89%~1.92%;K2O为0.17%~1.02%、1.62%~2.1%和2.7%~4.31%。②CIPW标准矿物石英Q、刚玉C、钾长石Or、钠长石Ab、钙长石An等均存在显著差别,如石英Q分别为0~15%、12%~14%和21%~30%、刚玉C为0、0~0.6%、3.6%~6.7%。③岩石化学指数的差别也较显著,如分异指数DI分别为53%~71%、77%~80%和87%~89%;A/CNK值分别为0.62~0.85、0.96~0.98和1.23~1.59,准铝质-过铝质;组合指数σ分别为0.88~1.05、1.63~1.88和1.33~ 1.88,但均小于4,属太平洋型;碱质及钾钠比趋于增高,即Na2O+K2O和K2O/Na2O指数均趋于增高。④在TAS图解[9-10](图 2-a)中,样品均投影在虚线下方,属亚碱性系列,枫树山岩体的样品投影在B(玄武岩)和O1(玄武安山岩)区,源头山未变形岩体样品投在O1(玄武安山岩)区和O2(安山岩),源头山强烈变形的岩石样品投影在O3(英安岩)区。硅-钾图解(图 2-b)中按邱家骧等[11]的分类图解,枫树山岩体的样品投影在玄武岩的低钾区和玄武安山岩的中钾区,源头山未变形岩体样品投在玄武安山岩区与安山岩区与中钾/高钾的界线附近,源头山强烈变形的岩石样品投影在高钾的英安岩区与流纹岩区内。

图 2 TAS(a)和硅-钾(b)图解 Fig.2 TAS classification (a) and SiO2-K2O (b) diagrams Ph-响岩;Pc-苦橄玄武岩;B-玄武岩;O1-玄武安山岩;O2-安山岩;O3-英安岩;R-流纹岩;F-副长石岩(ol<10%, 碧玄岩;ol>10%, 碱玄岩);S1-粗面玄武岩;S2-玄武粗安岩;S3-粗安岩;T-粗面岩(Q<20%);粗面英安岩(Q>20%);U1-响岩质碱玄岩;U2-碱玄质响岩;U3-响岩。Ir线上方为碱性岩石系列,下方为亚碱性岩石系列

微量元素地球化学按李昌年[12]的划分方案,枫树山角闪(片)岩、源头山未变形石英闪长岩和强烈变形的花岗闪长岩,在微量元素组合上具有如下特征:①过渡元素V、Cr、Co、Ni趋于减少,如Co含量分别为32.14×10-6~48.28×10-6、17×10-6~25.65×10-6和5×10-6~11.32×10-6。②亲石元素中大离子亲石元素(LILE) Rb、Sr、Ba总体趋于增高,如Rb含量分别为5.6×10-6~60.18×10-6、65.87×10-6~89×10-6和114× 10-6~155×10-6;放射性生热元素U、Th也趋于显著增高,如U含量分别为0.09×10-6~0.45×10-6、1.03×10-6~2.1×10-6和2.8×10-6~3.38×10-6;不相容元素Zr和Hf呈成倍增长趋势,如Zr含量分别为62.7×10-6~85.6× 10-6、112×10-6~130.6×10-6和217.2×10-6~346×10-6,HREE(重稀土元素)也趋于增高,但变化较小;亲岩浆元素Th、La、Ce明显趋于增高,如La含量分别为3.26×10-6~7.66×10-6、20.6×10-6~22.62×10-6和37.4× 10-6~44.33×10-6;过亲岩浆元素Cr、Ni、Co明显趋于下降,如Co含量分别为32.14×10-6~48.28×10-6、17× 10-6~25.65×10-6和5×10-6~11.32×10-6。③岩石微量元素蛛网图(图 3-a)表明,枫树山角闪(片)岩、源头山未变形石英闪长岩和强烈变形的花岗闪长岩之间表现为由分散至集中的变化特点,Rb~Hf投影曲线呈分散状,形态相似,具Pb显著富集和Rb、Th、U弱富集,Nb、Ba弱亏损的特点;Sm~Lu近于平行,总体变化不大。

图 3 全岩微量元素蛛网图(a)及稀土元素配分模式(b)[12-13] Fig.3 Trace elements spidergrams (a) and chondrite-normalized REE patterns (b) for granites(δοK2)

枫树山角闪(片)岩、源头山未变形石英闪长岩和强烈变形的花岗闪长岩的稀土元素含量具如下特征。①轻稀土元素(La~Eu)显著趋增,如Ce含量分别为8.58×10-6~17.48×10-6、28.1×10-6~46.61×10-6和79.7×10-6~90.9×10-6;②重稀土元素(Gd~Yb,Y)差别不大,如Y含量为15×10-6~30.9×10-6;③特征值差别显著,δEu趋于减少,枫树山角闪(片)岩为1,没有亏损,源头山未变形石英闪长岩为0.84~0.89,呈微弱亏损,而源头山强变形花岗闪长岩为0.58~ 0.66,为弱亏损。稀土元素总量及轻、重稀土元素比值显著增高;④枫树山角闪(片)岩的稀土元素配分模式(图 3-b)基本呈水平状,源头山未变形侵入岩和强烈变形侵入岩的稀土元素配分模式均呈左高右低的曲线。模式曲线近于直线,基本符合“I型”花岗岩特征,属壳-幔混合型。

3.2 锆石定年结果

锆石特征、测点位置及Th/U值,均说明锆石定年基础良好、结果可靠(图 5)。锆石呈浅橙黄色、淡玫瑰色,棱角-次棱角状、柱状、长柱状,金刚光泽,透明,晶体表面光洁明亮,部分表面较粗糙含铁染,部分含气、固体包裹体。粒径主要为0.08~0.15mm,次要为0.16~0.25mm,个别为0.26~0.35mm,延长系数主要为1: 2.5~1: 4,次要为1: 4~1: 5,个别1: 7~1: 9。主要晶体类型由柱面{110}不发育的{100}和锥面{311}{131}组成聚形,呈(可能是加工所致)棱角-次棱角状、柱状、长柱状;个别晶体类型由柱面{110}不发育的{100},锥面{111}{311}{131}组成聚形。CL图像(图 4)表明,锆石晶形不完整,多为碎屑状,显示锆石为长柱状等,振荡生长环带不发育,呈灰色-灰白交替出现的纹理,一般出现3条纹理,边界尚平直,连续性良好,总体呈单一特征,说明锆石的生长环境变化不大,为岩浆结晶形成。Th/U值为0.44~0.81,一般为0.6~0.7,均大于0.4,属岩浆成因锆石。不同锆石的特征相当均一,无明显差异,是由一次岩浆作用形成的矿物。

图 5 源头山岩体锆石U-Pb谐和图和206Pb/238U表面年龄加权平均值 Fig.5 U-Pb concordia diagram of zircons from Yuantoushan granites(δοK2)
图 4 源头山岩体(δοK2)锆石CL图像 Fig.4 CL images of zircons from Yuantoushan granites(δοK2)
表 2 花岗岩主量、微量和稀土元素分析数据 Table 2 Major, trace and rare earth elements of granites

锆石各测点的稀土元素及其配分模式表明,所测锆石的配分曲线总体形态相近,为左低、右高的重稀土元素相对富集的特征。Eu元素的亏损较显著,各样品的差异不明显,δEu为0.2~0.4。

综上所述,样品的锆石均属岩浆成因锆石,Th/U值大于0.4,稀土元素配分模式高度一致,锆石作为定年对象具有可靠的基础。

表 3表明,30个测点相对应的30组数据具较高的一致性,206Pb/238U表面年龄为77.2~85Ma,多数为80~83Ma,谐和度较高,分析数据的质量高,符合定年要求,即30组均属有效数据。采用图解的方法处理相关数据及求得年龄值。因年龄小于1000Ma,采用锆石206Pb/238U表面年龄并求其加权平均值(图 5)。

表 3 锆石U-Th-Pb同位素分析数据和计算的年龄值 Table 3 Analytical data of zircon U-Th-Pb isotopes and calculated age values

D0015的206Pb/238U年龄加权平均值为82±1Ma(MSWD=2.7),与谐和图(图 5-a)的交点年龄一致,定年结果可靠。源头山岩体未变形侵入岩的形成年龄为晚白垩世(坎潘期)。

4 讨论 4.1 源头山块状石英闪长岩和强片麻状花岗岩-辉长岩(浆混岩)形成时代

林启文等对苏澳幅的调查发现,在源头山岩体核部存在未变形的块状侵入岩,当时作为变形变质的核部,因未被变形变质影响,保留了原岩面貌。在野外实地考察时,台湾地学专家也持类似观点。本次取得的定年分析数据表明,其年龄为82± 1Ma(MSWD=2.7),属晚白垩世。Yui等[2]基于锆石LA-ICP-MS分析成果资料,认为大南澳一带的片麻状花岗岩类的年龄为87±1~89±1Ma,而源头山岩体(片麻状花岗闪长岩)为88±1Ma。这表明,块状石英闪长岩虽然位于源头山岩体的中心附近,但其年龄较新,为82±1Ma,与其受到强烈变形变质的主体部分存在约6Ma的时差,该时差虽小,但超过分析数据的误差范围(约1Ma),属具显著差别的不同年龄。地质事实也支持这种认识:①块状石英闪长岩与强片麻状花岗闪长岩-辉长岩呈突变关系,在内接触带还见有后者的捕虏体,表明强片麻状花岗闪长岩-辉长岩形成在先,块状石英闪长岩形成在后。②块状石英闪长岩未受变形变质作用影响,为花岗结构和块状构造;强片麻状花岗闪长岩受到强烈变形变质影响,形成糜棱岩化结构和条带状或片麻状构造,表明二者成岩后经历的构造过程存在明显差异。③岩石地球化学也存在显著差异,块状石英闪长岩与强片麻状花岗闪长岩存在主量、微量和稀土元素方面的差异,前者比后者呈低硅、铝、较低的亲石元素(LILE)Rb、Sr、Ba和稀土元素等。

综上,强片麻状花岗闪长岩与块状石英闪长岩是不同期次的侵入岩,前者岩石形成之后,还遭受了一次十分强烈的糜棱岩化过程,之后块状石英闪长岩侵入,形成源头山块状侵入岩体。

4.2 岩浆岩形成阶段

台湾东部的侵入岩主要分布在大南澳地区,经过许多地质学家的共同努力,已经成功地将原划分为片麻岩的地质体,作为正变质岩归为侵入岩体,主要是源头山岩体、开南岗岩体、溪畔岩体等,Yui等[2]据锆石同位素年龄成果,基本确定了岩浆岩形成的年龄为87±1~89±1Ma,属晚白垩世。该年龄无疑为台湾东部构造岩浆作用的重要依据。以糜棱岩化为界,片麻状花岗岩类属于构造作用之前的侵入体,而源头山岩体内的块状石英闪长岩是构造作用之后的产物,代表了后构造岩浆事件。即在晚白垩世大南澳地区经历了2个阶段的岩浆事件:第一阶段为87± 1~89±1Ma,主要岩性为花岗闪长岩-辉长岩(浆混岩);第二阶段为82±1Ma,主要岩性为石英闪长岩。相应的构造环境为张扭性构造和张性构造环境。

4.3 大南澳地区构造作用期次

本次结果表明,台湾东澳片岩由3个层次的构造层组成:东澳片岩、强烈变形的花岗闪长岩-辉长岩和未变形的石英闪长岩。东澳片岩常作为基底,由绿泥绿帘片岩、绿泥钠长片岩、云母石英片岩、石英片岩夹含石墨云母片岩组成,原岩为玄武岩、副长岩或碱性玄武岩及陆源碎屑岩,岩石主要为碱性系列,具低Ba、Sr和高Pb特征,稀土元素总量普遍较低,具有轻稀土元素富集、Eu无亏损的稀土元素配分模式,属陆源裂陷的火山(岩浆)-沉积作用产物,形成年龄约95.4±4.5Ma(火山碎屑锆石年龄)。强烈变形的花岗闪长岩-辉长岩属正变质岩类,以强烈糜棱岩化和片麻状构造发育为特征,时代为87± 1~89±1Ma,如前所述,岩石具有I型花岗岩特征,属钙碱性系列,是张扭性构造环境的产物,表明可能属地壳增厚下壳幔作用的结果。之后又经历了一次强烈的压性构造过程,形成强烈糜棱岩化,使花岗闪长岩-辉长岩(浆混岩)发生强烈糜棱岩化。至82±1Ma,又进入了张性构造环境阶段,形成未变形的块状石英闪长岩。

将上述内容总结如下:

(1)晚白垩世(塞诺曼期,约95.4±4.5Ma),陆缘裂陷构造环境,形成东澳片岩中的碱性火山岩系列。

(2)晚白垩世(康尼亚克期,约89±1Ma),张扭性构造环境,形成以花岗闪长岩-辉长岩为代表的侵入岩,属于钙碱性系列。

(3)岩浆岩形成之后,还经历了一次强烈的糜棱岩化过程。中深层次的构造作用,使包括花岗闪长岩在内的岩石发生了强烈糜棱岩化。

(4)晚白垩世(坎潘期,82±1Ma),转为张性构造环境,发生小规模的岩浆侵入,形成以块状石英闪长岩为特征的岩浆活动。

综上,晚白垩世(95.4~82Ma),大南澳地区经历了4次构造-岩浆与变形作用,即陆缘裂陷、张扭性构造-岩浆作用、压性构造(糜棱岩化)和张性构造作用4个阶段,这是太平洋板块多次活动的结果。

4.4 闽台构造岩浆事件对比

福建沿海地区的长乐-南澳断裂带活动可能始于晚三叠世-早侏罗世[14-17],经历了多次构造-岩浆事件[18-20],其结束时间约为100Ma。造山后构造岩浆阶段可能始于晚白垩世。长乐-南澳断裂带结束的标志性事件是强烈壳幔作用,发生地壳深部的物质重熔,形成酸性岩浆与来自地幔的基性岩浆上升。2种岩性同时同空间侵位,形成浆混杂岩体。此时,台湾东部地区发生(碱性)基性岩浆活动,并形成南澳绿片岩之原岩。在87~82Ma期间,长乐-南澳断裂带经历了2次构造岩浆事件,即87~84Ma的晶洞花岗岩(莆田东北部晶洞花岗岩为84.5± 1.2Ma)和未变形的变质的中酸性火山岩组合(莆田渡边英安岩约82.9±1.6Ma)。晶洞花岗岩作为典型的A型花岗岩,形成于张性构造环境。而中酸性火山岩组合(流纹岩-英安岩组合)也是张性构造环境的产物。

本次结果表明,台湾东部地区与福建地区具有一定的响应关系。

晚白垩世(塞诺曼期),台湾东部为陆缘裂陷的构造环境,形成东澳片岩中的碱性火山岩系列。而福建沿海地区形成地壳-地幔有关的浆混岩。

晚白垩世(康尼亚克期),台湾东部形成花岗闪长岩-辉长岩组合,如源头山主体、开南岗等。东南沿海则形成晶洞花岗岩、A型花岗岩和张性构造环境下的岩浆岩。

晚白垩世(坎潘期),台湾东部为张性构造环境,形成块状石英闪长岩等。福建沿海地区则见有莆田渡边一带的中酸性火山岩组合(流纹岩-英安岩组合)。

福建沿海地区的构造岩浆作用与台湾东部地区的岩浆活动十分吻合。显然,这不是巧合,是构造岩浆作用的必然,也是欧亚大陆板块边缘与太平洋板块交界处的频繁活动与内陆地区构造岩浆响应的关系。

5 结论

(1)源头山未变形的块状石英闪长岩与其主体属不同期次构造岩浆活动的产物。

(2)LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,源头山未变形的石英闪长岩的成岩年龄为82±1Ma,属晚白垩世(坎潘期)。

(3)变形变质作用有3个阶段,分别为晚白垩世的塞诺曼期、康尼亚克期和坎潘期。在台湾东部形成大南澳片岩、强片理化花岗闪长岩-辉长岩和块状石英闪长岩;相应的福建沿海形成“浆混杂岩”、晶洞花岗岩和流纹岩-英安岩组合。

致谢: 本文在调研工作中得到福建省地质调查研究院陈润生教授级高级工程师的帮助;台湾大学陈正宏、李寄瑀教授,台湾东华大学刘萤三教授,台湾师范大学叶恩肇教授等参加了野外考察及调查工作,审稿专家对论文提出了宝贵修改意见,在此表示衷心感谢。

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